管壳式换热器设计讲解

目录

任务书 (2)

摘要 (4)

说明书正文 (5)

一、设计题目及原始数据 (5)

1.原始数据 (5)

2.设计题目 (5)

二、结构计算 (5)

三、传热计算 (7)

四、阻力计算 (8)

五、强度计算 (9)

1.冷却水水管 (9)

2.制冷剂进出口管径 (9)

3.管板 (10)

4支座 (10)

5.密封垫片 (10)

6.螺钉 (10)

6.1螺钉载荷 (10)

6.2螺钉面积 (10)

6.3螺钉的设计载荷 (10)

7.端盖 (11)

六、实习心得 (11)

七、参考文献 (12)

八、附图

广东工业大学课程设计任务书

题目名称 35KW 壳管冷凝器 学生学院 材料与能源学院 专业班级 热能与动力工程制冷xx 班

姓 名 xx 学 号

xxxx

一、课程设计的内容

设计一台如题目名称所示的换热器。给定原始参数：

1. 换热器的换热量Q= 35 kw;

2. 给定制冷剂 R22 ;

3. 制冷剂温度 t k =40℃

4. 冷却水的进出口温度 '0132t C ="0136t C = 二、课程设计的要求与数据 1）学生独立完成设计。

2）换热器设计要结构合理，设计计算正确。(换热器的传热计算, 换热面积计

算, 换热器的结构布置, 流体流动阻力的计算)。

3）图纸要求：图面整洁、布局合理，线条粗细分明，符号国家标准，尺寸标注规范，使用计算机绘图。 4）说明书要求：

文字要求：文字通顺，语言流畅，书写工整，层次分明，用计算机打印。 格式要求：

（1）课程设计封面；（2）任务书；（3）摘要；（4）目录；（5）正文，包括设计的主要参数、热力计算、传热计算、换热器结构尺寸计算布置及阻力计算等设计过程；对所设计的换热器总体结构的讨论分析；正文数据和公式要有文献来源编号、心得体会等；（6）参考文献。 三、课程设计应完成的工作

1）按照设计计算结果，编写详细设计说明书1份；

2）绘制换热器的装配图1张，拆画关键部件零件图1～2张。

[1] 史美中,王中铮.热交换器原理与设计[M].南京：东南大学出版社，2003

[2] 吴业正.小型制冷装置设计指导[M].北京：机械工业出版社,1999.

[3] 吴业正. 制冷原理及设备（第2版）[M]. 西安：西安交通大学出版

社,1998.

[4] 余建祖.换热器原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[5] 杨世铭，陶文铨.传热学（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[6] 沈维道等工程热力学（第三版）.[M]. 北京：高等教育出版社，2001.

[7] 其它设计资料：包括各种换热器设计标准、制冷工程设计手册、制冷设

备手册、制冷机工艺、空气调节等相关文献资料。

发出任务书日期：年 6 月27 日指导教师签名：

计划完成日期：年 7 月 9日基层教学单位责任人签章：

主管院长签章：

本次课程设计的任务是设计一个35kW 管壳式冷凝器,其给定的条件是: 换热器的换热量Q=35KW; 制冷剂R22; 制冷剂温度040k t C =,冷却水的进出口温度进口'0132t C = ； 出口"0136t C =。本设计的主要内容包括四大方面，即热力计算,结构计算,阻力计算,强度校核等。通过冷凝器型式选择、规划结构尺寸冷却水流量vs q 的计算、初步规划尺寸、 管程与有效长度的选择、管内冷却水与换热管内壁面的热流密度的计算、换热管平均管排数的计算、平均传热温差m t 的计算、部件的强度校核等一系列过程，得到的主要参数如下：换热面积2of 4.9m A =、有效总管长L=35.97m 、换热管总数NZ=9根×4程=36根、长径比i l/D =4.12、热流密度2o

5090W/m q =、水泵功率e

338 w p =等，并由此设计出一个平盖端头的管

壳式冷凝器。在选用零部件上都严格按照国家标准，包括GB150-1998、GB/T 5782、GB8163-87等，这些标准主要应用在强度计算方面，包括筒体、端盖、管板、支座、支撑板、 冷却水接口连接管、制冷剂连接管口径大小、垫片的选择及螺钉的载荷计算等。该型管壳式冷凝器主要应用在小型的制冷场合。

一、设计题目及原始数据： 1、设计题目：35kW 管壳式冷凝器 2、原始数据：

冷凝器的换热量：Q=35KW ； 给定制冷剂：R22 制冷剂温度：040k t C =

冷却水进出口温度： 进口'0132t C = ； 出口"0136t C =

二、结构计算

管型选择。按《小型制冷装置》表3-4选取3号滚轧低翅片紫铜管为传热管，有关参数为：

i t t

b f 10.4 mm ,15.1 mm ,

0.4 mm ,12.4 mm ,1.2 mm d d d s δ

=====。

单位管长的各换热面积计算如下：

每米管长翅顶面积：

2

d

t t f

m

/0.01510.0004/0.00120.0158m a

d S ππδ==⨯⨯=

每米管长翅侧面积：

(

)

()()2

2

2

22

f

t b f m /20.001510.0124/20.00120.0972m a

d d s π

π=-=⨯-⨯=

每米管长翅间管面面积：

()()()2

b b f t f m /0.01240.00120.0004/0.00120.026m

a d s s ππδ=-=⨯⨯-=

每米管长管内侧面积：

2

i i m 0.0104=0.0327m

a d ππ==⨯

每米管长管外总面积：

2

of

d f b m

0.01580.09720.0260.139m

a

a a a =++=++=

估算传热管总长。假定按管外面积计算的热流密度2o

5000W m q =，则应布置的传热面积及有效总管长分别为：